某重型機械制造企業(yè)是全球最大的混凝土機械制造商，2020年以98,705臺挖掘機的銷(xiāo)量，首奪全球挖掘機銷(xiāo)量冠軍。該企業(yè)產(chǎn)品包括混凝土機械、挖掘機械、起重機械、樁工機械、筑路機械。其中，混凝土設備為全球第一品牌，挖掘機、大噸位起重機、旋挖鉆機、路面成套設備等主導產(chǎn)品已成為中國第一品牌。但取得成就的同時(shí)，該企業(yè)也遇到了重型機械制造業(yè)普遍會(huì )遇到的困難。
       生產(chǎn)制造遇到瓶頸，企業(yè)工廠(chǎng)亟待轉型
       該企業(yè)的制造工廠(chǎng)中配備了一些大型數控機床，用來(lái)制造各種零件，然后由工廠(chǎng)的其他部分組裝成重型設備。操作員的工作包括調度和手動(dòng)輸入每一個(gè)單獨的工單到不同的數控機床。一旦操作人員長(cháng)期工作疲勞而不小心在數控機床上輸入了錯誤的信息，就意味著(zhù)生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生變化，這些錯誤往往會(huì )導致機器停工返工，以及重新制造新零件，增加生產(chǎn)成本。
       并且該企業(yè)也曾嘗試過(guò)升級工廠(chǎng)全自動(dòng)化，并在整個(gè)過(guò)程中部署了消費級4G/無(wú)線(xiàn)設備，但仍無(wú)法解決信號差的問(wèn)題，這就意味著(zhù)由于網(wǎng)絡(luò )不穩定，機器無(wú)法準確接收生產(chǎn)數據。因此，該企業(yè)決定采用5G技術(shù)重新開(kāi)始改造其生產(chǎn)工廠(chǎng)。
       研華助力工廠(chǎng)5G部署，提供可擴展性解決方案
       為了實(shí)現生產(chǎn)工廠(chǎng)的升級轉型，該企業(yè)需要做到以下三點(diǎn)：
      （1）在數控機床之間搭建MES系統以實(shí)現IT/OT融合。
      （2）采集數控機床的電機、伺服、核心軸和運行時(shí)間的數據，以實(shí)現預測性維護。
      （3）管理所有工廠(chǎng)流程，因此在所有生產(chǎn)站都安裝了模塊以進(jìn)行跟蹤和監控。
       針對該企業(yè)的需求，研華提供支持5G的工業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)邊緣控制器UNO-137解決方案。UNO-137是一款多功能設備，實(shí)現了工控機、網(wǎng)關(guān)和5G CPE的綜合功能，是符合OPC-UA的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。UNO-137采用了模組化設計，可以擴展更多的I/O接口，支持最新的5G通訊，可以兼容市面上大多數5G通訊模組，實(shí)現數據采集的無(wú)時(shí)延、大帶寬上傳。同時(shí)UNO-137采用了接口全隔離的設計，達到了更高的工業(yè)等級，運行溫度達到了-40℃~70℃，通過(guò)了IEC 61010標準，更適合在工業(yè)控制現場(chǎng)使用，并且提供了15年的供貨周期，方便設計定型后的長(cháng)時(shí)間供貨。滿(mǎn)足工業(yè)4.0轉型的需求，連通IT和OT之間的鴻溝。

在該項目中，UNO-137被放置在高架機柜中使用，并內置AIW-355 5G模塊?？刂破鲝臄悼貦C床采集數據，再通過(guò)電信公司提供的專(zhuān)用5G網(wǎng)絡(luò )傳輸數據。
       UNO-137可以很方便快捷地與工廠(chǎng)原有的生產(chǎn)平臺集成，將數控生產(chǎn)數據從數控控制器傳輸到工廠(chǎng)的MES或私有云。UNO-137充當以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，將多種功能集于一身，幫助客戶(hù)快速部署5G工廠(chǎng)全自動(dòng)化。
       研華解決方案具有可擴展性，如果未來(lái)客戶(hù)需要更多的模擬/數字I/O來(lái)采集機器狀態(tài)數據，ADAM-6300系列遠程以太網(wǎng)I/O模塊可以集成具有安全OPC UA協(xié)議的5G網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現IT/OT無(wú)縫融合。

圖1 系統結構圖

系統結構如圖1所示，主要硬件產(chǎn)品包括：
     （1）UNO-137：工業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)邊緣控制器。UNO-137是一個(gè)可擴展、高可靠、面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用的硬件平臺，適用于多元化應用，可以應用于數據采集、設備上云、PC-Base控制，將IT與OT無(wú)縫連接，助力設備和工廠(chǎng)的數字化轉型，能夠快速、經(jīng)濟、高效地實(shí)現多樣化的工業(yè)應用。
     （2）AIW-355：具有M.2 3052 Key-B接口的高度集成的5G WWAN模塊。
     （3）ADAM-6300：OPC UA以太網(wǎng)I/O模塊。
       結語(yǔ)
       5G作為新一代的無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和B2B市場(chǎng)中扮演著(zhù)關(guān)鍵角色。隨著(zhù)5G逐漸在垂直市場(chǎng)中的應用，越來(lái)越多的行業(yè)將從中獲益，以5G為核心，將極大地提高制造企業(yè)運營(yíng)效率。
       在中國，5G技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，基礎設施/站點(diǎn)正在快速建設中，但支持5G且足夠可靠，足以運行整個(gè)運營(yíng)的邊緣系統仍然相對較少。由于該項目的成功，該解決方案被當地政府選為5G示范項目，用以展示5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)制造的成功應用，獲得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

精彩對話(huà)

研華科技工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)群資深產(chǎn)品經(jīng)理王逸

自動(dòng)化博覽：研華科技在市場(chǎng)競爭中的特點(diǎn)和核心優(yōu)勢是什么？

王逸民：研華是國內工控機市場(chǎng)的領(lǐng)軍者，多年積累的口碑是研華最大的優(yōu)勢，同時(shí)作為Intel IoT事業(yè)群的核心伙伴，研華在X86平臺機器的研發(fā)能力和技術(shù)積淀也是有目共睹的，產(chǎn)品更新迭代和產(chǎn)品線(xiàn)豐富程度上，研華也要遠遠領(lǐng)先于其他廠(chǎng)商。
       自動(dòng)化博覽： 您認為近年來(lái)工控機/嵌入式系統在技術(shù)發(fā)展上體現出哪些特點(diǎn)？研華科技近期在工控機/嵌入式系統的技術(shù)創(chuàng )新有哪些？
       王逸民：近年來(lái)工控機/嵌入式系統兩極分化越來(lái)越明顯，一方面，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的興起，讓工控機在IT/OT融合方面扮演了重要角色，這部分應用對機器性能、AI算力要求更高；另一方面，工業(yè)4.0的逐步推進(jìn)，讓原有的PLC/DCS為主的自動(dòng)化系統變得更加彈性和智能，并且和傳統的上位系統間的區別越來(lái)越小。研華也順應這個(gè)趨勢推出了工業(yè)級服務(wù)器、AI平臺以及PC-Based控制系統，兩者互相配合，可以幫助客戶(hù)實(shí)現從云到端，從客戶(hù)到工廠(chǎng)，從管理層到一線(xiàn)工人的智能化、透明化的管理和生產(chǎn)。
       自動(dòng)化博覽： 您感受到近年來(lái)在工控機/嵌入式系統用戶(hù)需求和市場(chǎng)發(fā)展方面呈現出怎樣的變化？
       王逸民：其一，工控機/嵌入式系統的用戶(hù)群體將會(huì )大大擴展，從原有的自動(dòng)化工人，到企業(yè)的辦公人員、IT人員，從原來(lái)的硬件系統集成商，到云平臺、SaaS系統集成商，都會(huì )廣泛使用工控機。
       其二，工控機/嵌入式系統將會(huì )變得越來(lái)越不像一臺“Pc機”，設備廠(chǎng)家，會(huì )對其進(jìn)行專(zhuān)門(mén)定制，使其融入客戶(hù)設備中；最終用戶(hù)，則會(huì )要求工控機/嵌入式系統更加貼近項目應用需求，使其“一機多能”。
       自動(dòng)化博覽： 定制化和專(zhuān)用化將是未來(lái)工控機重要的發(fā)展趨勢之一，研華科技在此方面有何布局？
       王逸民：研華工控機/嵌入式系統各個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)都有專(zhuān)門(mén)的定制化團隊，可實(shí)現板級、系統級的全新定制。研華同時(shí)也成立了許多行業(yè)化系統開(kāi)發(fā)團隊，如運動(dòng)控制和視覺(jué)、交通、電力、環(huán)保、量測、油氣、AI、醫療、零售、物流等行業(yè)化團隊，專(zhuān)門(mén)研發(fā)不同行業(yè)的專(zhuān)用工控機。

自動(dòng)化博覽： 自主可控、安全可信是近幾年國家一直倡導發(fā)展的方向，研華科技在此方面有何應對策略？

王逸民：對于自主可控，研華專(zhuān)門(mén)在北京、昆山、深圳三地成立了大陸本土研發(fā)團隊，專(zhuān)門(mén)針對國產(chǎn)化需求進(jìn)行了全新的開(kāi)發(fā)，包括兆芯、海光、飛騰、瑞芯微，研華都有對應的產(chǎn)品上市。對于安全可信，研華的嵌入式工控機UNO系列，全系標配了TPM芯片，保證了數據的安全可信，并且針對國家商用密碼局的要求，全部提供TCM芯片出貨。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年11月刊